Massenaussterben haben in den letzten 30 Jahren ein großes Ausmaß an wissenschaftlicher Aufmerksamkeit erhalten. Noch immer sind nicht alle Fragen beantwortet. Ein Aspekt, der immer noch weiterer Erforschung bedarf ist tatsächlich die Auswirkung der Aussterbeereignisse auf die Artendiversität und wie sich die überlebenden Tiergruppen davon erholen. Knackpunkt für das Verständnis der Diversität vor und nach dem Ereignis ist dabei stets die Datenbasis. Ein neues Paper wirft hierauf ein Licht am Beispiel fossiler Säugetiere.
Lange wurde der Fokus bei Aussterbeereignissen vor allem auf die Tiergruppen gelegt, die verschwanden. Inzwischen bemüht man sich auch um ein Verständnis der Diversität jener Gruppen, die überlebten – vor und nach dem Ereignis. Dies offenbart weitere Einsichten darin, wie die Ökosysteme vor der Katastrophe aussahen und wie danach. Verschiedene Fragen stellen sich in diesem Zusammenhang: Welche überlebende Gruppe erholte sich besonders gut? Eroberte sie neue Lebensräume, die sie vorher nicht hatte? Wenn ja, warum? Und so weiter. Um solche Muster zu untersuchen braucht man eine gute Datenlage. Es braucht viele Fossilien, deren genaue stratigraphische Lage ebenso bekannt ist wie sie auch taxonomisch möglichst genau zuzuordnen sein sollten. Gar nicht so einfach. Erst recht nicht, wenn man sich als Fallbeispiel eine Gruppe von zum Teil eher kleinen Tieren aussucht – etwa Säugetieren. In der Tat gab es dazu schon Arbeiten, die meistens mit fossilen Säugetierzähnen arbeiteten. Die neue Studie von Lauren DeBey und Gregory Wilson von der University of Washington in Seattle variiert diesen Ansatz etwas.
Das Geheimnis der Oberarmknochen. DeBey und Wilson nahmen sich mal nicht die Zähne vor, sondern die Oberarmknochen (Humeri, Einzahl: Humerus) von Säugetieren, bei denen sie vor allem die Morphologie des Ellbogenendes des Oberarmknochens näher betrachteten. Fast 50 Humeri flossen in die statistische Analyse der Morphologie ein, die alle aus den fossilführenden Schichten direkt unter-und direkt oberhalb der Kreide-Paläozän-Grenze im Osten Montanas und von einer Fundstelle in Wyoming stammten. Die Schichtabfolge in der Fundregion ist durchgehend, wodurch die Funde die Säugetierdiversität in einem einheitlichen Ökosystem abdecken und man die Veränderung von Diversität und dadurch des Ökosystems vor und nach dem Massenaussterben, bei dem u.a. die Nicht-Vogeldinosaurier ausstarben, nachzeichnen kann. Dies ist auch deshalb interessant, weil es die Säugetiere waren, die nach diesem Aussterbeereignis nicht nur überlebten, sondern sehr schnell sehr erfolgreich und divers wurden. Das Anliegen der Wissenschaftler ist es, den Startschuss für diese Erfolgsgeschichte zu verstehen.
Mit Hilfe statistischer Methoden wurden die betrachteten Ellbogenenden der Oberarmknochen morphometrisch erfasst und dann verschiedenen Morphotypen zugeordnet. Aus diesen kann in einem gewissen Maße auf die ökologische Position der jeweiligen Art geschlossen werden – ob sie grabend lebte, ein schneller Läufer war oder auf Bäumen kletterte. Denn all dies beeinflusst die Morphologie der Gelenkköpfe an diesem Ende der Oberarmknochen. Damit wird ein etwas anderer Schwerpunkt als bei ähnlichen Analysen mittels Zähnen gelegt – diese geben vor allem Aufschluss über die Ernährung. Beiden Ansätzen gemeinsam ist, dass auch erfasst wird, welche Größe die Tiere haben.
Das Bild zeigt an zwei Beispielen welche Messstrecken am distalen Ende der Oberarmknochen für die statistische Erfassung und die geometrische Analyse der Morphotypen genommen wurden. 1 bis 3 zeigt das am Ellbogengelenk beteiligte Ende des Oberarmknochens eines Multituberculaten in verschiedenen Blickwinkeln, 4 bis 5 bilden den entsprechenden Bereich in entsprechenden Blickwinkeln beim Oberarmknochen eines Vertreters der Eutheria ab. Quelle: DeBey & Wilson 2017.
Ergebnisse. Die in die Studie einbezogenen Humeri deckten eine große Bandbreite von Taxa ab. Die meisten – 29 Humeri insgesamt – stammten von Multituberculaten, eine heute ausgestorbene, damals aber sehr diverse Säugetierlinie. 17 Humeri wurden der Linie der Eutheria zugeordnet, zu denen alle Plazentatiere gehören, inklusive uns selber. Lediglich ein Oberarmknochen konnte einem Vertreter der Beuteltierlinie (Metatheria) zugeordnet werden und ein Stück stammte von einem Stammlinienvertreter der Theria, also der größeren Gruppe, die Metatheria und Eutheria vereint.
Einige Muster konnten über die statistische Analyse deutlich gemacht werden. Am Ende der Kreidezeit konnten sieben verschiedene Morphotypen unterschieden werden, die überwiegend von den Multituberculaten dargestellt wurden, Eutheria waren zweitrangig. Der einzige Vertreter der Metatheria, möglicherweise ein Opossum-artiges Tier war eine Randnotiz. Die meisten Multituberculaten waren dabei arboreal (baumlebend), es gab aber zum Beispiel auch einen Vertreter der Eutheria, der wahrscheinlich teilweise in der Erde grub. Insgesamt deuten die Ergebnisse auf eine größere ökologische Vielfalt der Säugetiere noch zur Zeit der Dinosaurier hin als man meistens denkt. An der Grenzschicht zwischen Kreide und Paläozän ändert sich – durch das Aussterbeereignis – dann erstmal alles: Weniger Morphotypen und die Körpergröße der Tiere nimmt ab. Erst in den etwas höheren paläozänen Schichten erholt sich die Diversität wieder: Es gibt wieder 6 verschiedene Morphotypen und die Körpergröße nimmt wieder zu. Einige Vertreter der Eutheria sind jetzt sogar größer als die Tiere aus der obersten Kreide. Außerdem sind die Eutheria jetzt die dominierende Gruppe mit entsprechender Vielfalt an Morphotypen und ökologischen Rollen: Einige lebten arboreal und waren gute kletterer, andere gruben offensichtlich und einige nun auftauchende frühe Huftiere lebten ganz profan am Boden – etwas was sich so vor dem Aussterbeereignis nicht zeigen lässt. Es spiegelt sich klar wieder, wie sehr sich das Aussterbeereignis auf die Diversität auch der Säugetiere zu jener Zeit in jener Region ausgewirkt hat.
DeBey und Wilson sehen in dieser Analyse, die auch nur eine erste sein kann, keinen Ersatz zu früheren Studien mit Säugetierzähnen. Vielmehr soll ihr Datensatz eine Ergänzung sein. Und natürlich ist er noch nicht abschließend zusammengestellt – weitere ähnliche Studien könnten in anderen Regionen vorgenommen werden oder in der gleichen Region mit noch größerem Datensatz durch noch mehr Oberarmknochen. Auch könnten ähnliche Studien mit anderen aussagekräftigen Skelettelementen vorgenommen werden. Zusammengenommen würden diese Analysen dann unser Bild von der Diversität der Säugetiere über die Kreide-Paläozän-Grenze hinweg deutlich erweitern und vertiefen.
Artikel
DeBey, L. B. & Wilson, G.P. (2017), Mammalian distal humerus fossils from eastern Montana, USA with implications for the Cretaceous-Paleogene mass extinction and the adaptive radiation of placentals. Palaeontologia Electronica 20.3.49A: 1-93.
Pia Gaupels
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